Hochvolt-AVR-Programmiergerät

Neben der ISP-Schnittstelle bei auf 0 V gehaltenem Reset-Eingang können AVRs auch mit 12 V am Reset-Eingang programmiert werden. Im Gegensatz zu PICs ist dann das Programmier-Interface (leider) völlig anders:

• Chips mit ≥ 20 Anschlüssen werden mit einem Parallel-Interface angesprochen, HVPP genannt. Es benötigt 18-20(!) Anschlüsse, Speisespannung und Masse mitgezählt.
• Chips mit < 20 Anschlüssen werden mit einem seriellen Interface angesprochen, HVSP genannt. Es benötigt 7 Anschlüsse.
• SMD-Chips mit 6 Beinchen werden mit seriellem TPI angesprochen. Dieses ist schon sehr ähnlich zu PICs. Es benötigt 5 Anschlüsse.
• Ganz neue AVRs (XMegas, auch 8-Beiner) sind vom Programmier-Interface her PIC-kompatibel. Auch dieses benötigt 5 Anschlüsse.

Hochvolt-Programmierung ist erforderlich, um den Reset-Anschluss als Ein/Ausgang zu benutzen und Änderungen an der Firmware machen zu können. Auch kann es passieren, dass man sich aus Irrtum oder mit einem defekten(?) Programmiergerät die RSTDISBL-Fuse setzt und sich so vom weiteren ISP-Programmieren aussperrt. „Verfused“ genannt. Das betrifft alle AVR-Controller mit < 40 Beinchen.

PIC-Controller sind davon nicht betroffen, diese erlauben das Setzen einer vergleichbaren Fuse nur bei hoher Programmierspannung. Zudem ist die Umfunktionierung des Reset-Anschlusses weniger interessant, weil dieser nur als Eingang dienen kann. (Bei AVR ist ein Push-Pull-Ausgang möglich, allerdings mit verringerter Treiberstärke.)

AVR-HV-Prog

Ausgehend von ElmChans Programmieradapter wurde auf www.mikrocontroller.net ein geeignetes Programmiergerät für alle Durchsteck-Chips veröffentlicht. Leider ist der Platinenentwurf nicht für die Produktion bei einer professionellen Platinenfertigung geeignet; die Löcher sind allesamt viel zu klein. Zudem gab es (bei mir) Schwierigkeiten mit dem 74HC299 in Verbindung mit einer langen Leitung zum Drucker. Obendrein benötigt man ein Kabel mit 2× Stecker.

• Original mit Anmerkungen zur Beseitigung der Reflexionen. Zum Nachbau nur in der heimischen Werkstatt (ohne chemische Durchkontaktierungen) brauchbar, aber mangels Parallelports nicht mehr sinnvoll.
• Korrigiert vor allem die Lochdurchmesser und die Reflexionsbeseitigung, neben vielen anderen Kleinigkeiten, u.a. beim Bestückungsdruck. Für die Produktion geeignet, aber mangels Parallelports nicht mehr sinnvoll.
  • Schaltplan als Vektorgrafik
  • Board-Layout und Bestückung als Vektorgrafik

Dafür habe ich das Windows+Linux-Programm avrpp geschrieben. Es hat eine auf Einfachheit optimierte Kommandozeile, lädt ELF-Dateien und kann Fuse-Bits dekodiert anzeigen. Der Zugang zum Parallelport kann sowohl direkt via giveio64 als auch indirekt via inpoutx64.dll erfolgen. Unter Linux immer direkt via ioperm(), der indirekte Zugriff über das Dateisystem /dev/port ist auskommentiert.

avrpp-usb

Nicht das Aussterben von Parallelports bewegt mich zu einer USB-Lösung, sondern der nervige Griff zum Steckernetzteil für die Stromversorgung bewegte mich schließlich zum Neuentwurf mit echtem USB. Da ich die Software avrpp selbst in die Hand genommen hatte, sollte es keine allzu große Schwierigkeiten bereiten, die Programmier-Routinen in einen USB-Mikrocontroller zu stecken.

Als Ausgangspunkt dienen tote Arduino Unos! Diese enthalten neben dem ATmega328 auch einen ATmega8U2 als USB-Seriell-Wandler. (Nicht bei den chinesischen Nachbauten.) Diesen wiederzuverwenden ist die Idee, ausgerechnet diesen etwas seltener verwendeten Controller zu verwenden. Auch „lebendigen“ Arduinos kann man den USB-Seriell-Wandler entreißen, dann geht's halt mit ISP weiter.

Alles in allem ähnlich der Platine fürs Parallelport, mit folgenden Extras:

• 20-poliger Anschluss für Flachbandkabel, um externe SMD-Chips loseisen zu können. Jaja, macht viel Arbeit, die 20 Lötpunkte, nur um eine falsche Fuse zurückzusetzen. Nee! Dazu IC6 abgreifen!
• Vorsehung für PICs
  • Ein PWM-Ausgang arbeitet als D/A-Wandler macht die einstellbare Programmierspannung. (Ist für PICs erforderlich.)
• Vorsehung von ISP, d.h. das Programmiergerät emuliert ein USB-ISP-Konverter. Auf der Platine befindet sich dazu der Wannenstecker ESP: „Ex-System-Programmer“. (Während der beinahe parallel geschaltete Wannenstecker ISP zum Betanken des ATmega8U2 dient, falls sein USB-Urlader bockt.)

Im Muster wurde ein AT90USB162 bestückt. Der Atmel-Urlader wurde durch (mein) UBA ersetzt, der bei dieser Gelegenheit korrigiert und modernisiert wurde.

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